一种电力电子并网装备多工况模拟平台及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电力电子并网装备多工况模拟平台及其控制方法，平台的拓扑结构包括并联于直流总线与交流总线之间的陪测系统与待测系统；陪测系统为待测系统运行提供不同的模拟工况，其由若干陪测子模块组成，待测系统其由若干待测子模块组成，隔离DC

【技术实现步骤摘要】
一种电力电子并网装备多工况模拟平台及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子与电力传动
，具体为一种电力电子并网装备多工况模拟平台及其控制方法。

技术介绍

[0002]当前，积极发展以风电、光伏发电为代表的新能源，加快能源体系绿色低碳转型，是世界各国应对气候变化、加强能源安全的一致选择。随着对可再生能源利用的研究，可再生能源发电占总发电量比例逐年提高，包括生物质能发电、光伏发电、潮汐发电等。近年来，新能源发电的发电功率逐渐提高，而新能源发电厂一般建设在经济发展水平较低、电力需求不大的地区，这造成了能源的极大浪费。因此，新能源发电及远距离输电成为新能源消纳的主要途径，为电力电子并网变换装备的发展带来了重要动力。
[0003]电力电子并网变换装备领域发展快速，但电网本身的运行并不稳定，具有一定的随机性与季节性特点，且存在谐波干扰，短路、断路等情况，对电力电子并网变换设备的可靠性与稳定性提出巨大的挑战。
[0004]目前，对于电力电子并网装备可靠性和稳定性的测试缺乏可靠且完备的实测平台，无法完成对电网各种复杂工况的模拟，进而无法实现对各类新能源发电并网特性的准确模拟，导致对电力电子并网变换器可靠性和稳定性的实测评估仍不健全、不精确。同时，传统电力电子并网变换装备的多工况模拟平台对电源需求较高，无法对大功率电力电子并网装备进行高效高精度的实测评估。
[0005]为此，为降低供电电源功率需求，模拟电力电子并网装备多工况运行状态，实现电力电子并网装备可靠性和稳定性实测评估，亟待提出一种电力电子并网变换装备多工况模拟及测试评估平台。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种电力电子并网装备多工况模拟平台及其控制方法，为待测的DC
‑
AC变换器，即并网逆变器提供不同的运行场景，便于测量其性能指标，评价其运行可靠性与稳定性。技术方案如下：
[0007]一种电力电子并网装备多工况模拟平台，所述平台的拓扑结构包括并联于直流总线与交流总线之间的陪测系统与待测系统；
[0008]所述陪测系统为待测系统的运行提供不同的模拟工况，其由若干陪测子模块组成，各陪测子模块的直流端口与交流端口分别并联接入直流总线与交流总线；
[0009]所述陪测子模块包括依次串联于直流端口和交流端口之间的第一直流滤波器、双向隔离DC
‑
DC变换器、第二直流滤波器、DC
‑
AC变换器、交流滤波器和线路阻抗；
[0010]所述待测系统由多个待测子模块组成，待测子模块中包括串联的待测DC
‑
AC变换器及其配备的隔离DC
‑
DC变换器，隔离DC
‑
DC变换器对待测DC
‑
AC变换器进行保护、隔离、为其提供直流电压；各待测子模块的直流端口和交流端口分别并联接入直流总线与交流总线
[0011]一种电力电子并网装备多工况模拟平台的控制方法，包括控制原则和控制模式；
[0012]所述控制原则包括：
[0013]原则1：定义包括陪测子模块与待测子模块的所有子模块功率的参考流向为：直流端口功率流入为正，流出为负；交流端口功率流出为正，流入为负；第i个子模块的交流端口输出功率记为P
i
，第i个子模块的线路损耗记为p
i
，则第i个子模块的直流端口输入功率为P
i
+p
i
；
[0014]原则2：对于交流端口输出功率，恒有∑P
i
＝0，即交流端口无功率输出；对于直流端口功率，恒有输入∑(P
i
+p
i
)＝∑p
i
＞0，即直流端口为功率源，向平台输入功率；
[0015]原则3：对于每一子模块，恒有p
i
＜＜P
i
，即子模块的线路损耗远小于输出功率；由于∑P
i
＝0，则至少存在两子模块a、b的输出功率P
a
与P
b
的符号相反，使得此输出功率在子模块之间形成环流而被循环利用，非以损耗的形式耗散；故平台以少量线路损耗∑p
i
为代价，撬动大功率P
i
在子模块间形成环流；
[0016]原则4：采用定电流控制、定电压控制、定功率控制或下垂控制，对包括陪测子模块与待测子模块的所有子模块的交流端口进行控制；由于子模块交流端口并联连接，故同一时间至多允许一个子模块对交流端口进行电压控制；
[0017]所述控制模式包括：
[0018]主从模式：陪测系统仅由一个陪测子模块构成，且该陪测子模块采用交流定电压控制；待测系统由若干待测子模块构成，待测子模块采用定电流控制、定功率控制或下垂控制；
[0019]下垂模式：陪测系统与待测系统均由若干各自子模块构成，且陪测子模块与待测子模块控制方式均为下垂控制；
[0020]混联模式：陪测系统由不少于两个的陪测子模块构成，陪测子模块的控制方式不少于定电流控制、定电压控制、定功率控制和下垂控制，这四种控制方式中的两种；待测系统由若干待测子模块构成，待测子模块的控制方式为定电流控制、定电压控制、定功率控制和下垂控制这四种控制方式中任一种控制方式；
[0021]主从模式用于模拟任意电压外特性，以及用于三项不对称工况模拟与阻抗模拟；下垂控制用于控制下垂系数，模拟不同的下垂特性；混联模式用于模拟采取不同控制模式的真实系统，以测量不同控制模式下逆变器的容量比。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术为待测的DC
‑
AC变换器，即并网逆变器提供不同的运行场景，便于测量其性能指标，评价其运行可靠性与稳定性；能够以小功率损耗撬动大功率工况模拟，极大的降低了功率损耗的同时降低了模拟平台供电电源的功率需求。
附图说明
[0023]图1为本专利技术电力电子并网变换装备多工况模拟平台拓扑结构示意图。
[0024]图2为陪测子模块的拓扑结构示意图。
[0025]图3为待测子模块的拓扑结构示意图。
[0026]图4为平台功率流向示意图。
[0027]图5为主从模式的平台设计。
[0028]图6为下垂模式的平台设计。
[0029]图7为混联模式的平台设计。
[0030]图8为电力电子并网变换装备多工况模拟平台的主从模式设计原理图。
[0031]图9为模拟交流端口电压暂升的工况时，直流端口和交流端口的电压及交流测电流图。
[0032]图10为模拟交流端口电压暂降的工况时，直流端口和交流端口的电压及交流测电流图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0034]本专利技术的电力电子并网变换装备多工况模拟平台拓扑结构如图1所示，其结构如下：
[0035]本专利技术的多工况模拟平台由陪测系统与待测系统构成，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力电子并网装备多工况模拟平台，其特征在于，所述平台的拓扑结构包括并联于直流总线与交流总线之间的陪测系统与待测系统；所述陪测系统为待测系统的运行提供不同的模拟工况，其由若干陪测子模块组成，各陪测子模块的直流端口与交流端口分别并联接入直流总线与交流总线；所述陪测子模块包括依次串联于直流端口和交流端口之间的第一直流滤波器、双向隔离DC
‑
DC变换器、第二直流滤波器、DC
‑
AC变换器、交流滤波器和线路阻抗；所述待测系统由多个待测子模块组成，待测子模块中包括串联的待测DC
‑
AC变换器及其配备的隔离DC
‑
DC变换器，隔离DC
‑
DC变换器对待测DC
‑
AC变换器进行保护、隔离、为其提供直流电压；各待测子模块的直流端口和交流端口分别并联接入直流总线与交流总线。2.一种权利要求1所述的电力电子并网装备多工况模拟平台的控制方法，其特征在于，包括控制原则和控制模式；所述控制原则包括：原则1：定义包括陪测子模块与待测子模块的所有子模块功率的参考流向为：直流端口功率流入为正，流出为负；交流端口功率流出为正，流入为负；第i个子模块的交流端口输出功率记为P
i
，第i个子模块的线路损耗记为p
i
，则第i个子模块的直流端口输入功率为P
i
+p
i
；原则2：对于交流端口输出功率，恒有∑P
i
＝0，即交流端口无功率输出；对于直流端口功率，恒有输入∑(P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊鹏，程轲，鲁乐天，梁泷旖，游天宇，李丝婷，王顺亮，刘天琪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：